KR101877953B1 - 신축적응형 도전성 직조사로 제조된 직물, 그 직조 방법 및 직조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신축적응형 도전성 직조사로 제조되는 직물, 직조방법 및 직조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속사와 제1섬유사에 1차 감아서 직조사를 제조하며, 상기 직조사를 중심으로 제2섬유사와 제3섬유사를 순차적으로 감되, 상기 제2섬유사의 감김방향과 제3섬유사의 감김방향은 서로 반대방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 신축적응형 도전성 직조사로 제조되는 직물, 직조방법 및 그 직조장치를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 금속사와 섬유사를 감아서 직조사를 제작할 때, 금속사와 섬유사가 상호 꼬인관계가 되도록 구성하여 인장력에 신축성있게 대응되도록 함으로써, 최종적으로 제작되는 직조사에 인장력을 가하더라도 금속사가 끊어지지 않고 신축대응성을 갖도록 하는 작용효과가 기대된다.

Description

신축적응형 도전성 직조사로 제조된 직물, 그 직조 방법 및 직조장치{Fabric made using conductive woven fiber, manufacturing method and device thereof}

본 발명은 신축적응형 도전성 직조사로 제조되는 직물, 직조방법 및 직조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속사와 제1섬유사에 1차 감아서 직조사를 제조하며, 상기 직조사를 중심으로 제2섬유사와 제3섬유사를 순차적으로 감되, 상기 제2섬유사의 감김방향과 제3섬유사의 감김방향은 서로 반대방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 신축적응형 도전성 직조사로 제조되는 직물, 직조방법 및 그 직조장치를 제공한다.

오랜 전통을 가진 섬유산업은 최근들어 기능성을 중시하는 방향으로 기술이 발전되고 있다. 자체 발열기능을 갖는 섬유, 전도성 섬유, 땀을 배출하는 섬유, 방탄섬유 등 각 섬유는 자체 기능을 극대화하는 방향으로 개발되고 있다.

이 중, 자체 발열기능을 갖는 섬유의 예로서, 코오롱 글로텍은 섬유사에 나노사이즈의 구리입자를 코팅하여 제조된 상표명 "큐프러스"를 생산하였는데, 이는 구리입자에 전류를 가하면 발열되는 작용을 이용한 것이며, 대응되는 제품으로서 일본의 은사섬유인 상표명 "엑스스타틱(X-STATIC)"도 출시되었으며, 상기 은사섬유 역시 "큐프러스"와 마찬가지로 섬유사에 은입자를 코팅하여 제조되는 제품으로서, 도전성능이 있는 은에 전류를 가하면 발열되는 특성이 있다. 이러한 구리와 은은 발열기능, 도전기능의 특성이 존재하므로 발열기능성 섬유와 통전기능성 섬유에 주로 이용되고 있다.

그러나, 이러한 제품들은 섬유사에 입자형태의 금속을 코팅한 것이기 때문에 세탁 등 외력이 가해지면 금속입자들이 이탈되는 결과, 금속입자들에 의하여 발현되는 기능이 점차 약화되는 문제점이 있었다.

다른 예로서 금속(구리 또는 은)을 철사의 형태로 제작한 금속사를 섬유사와 결합하여 발열기능을 갖는 섬유 직조사를 제작할 수 있는데, 통상 금속사를 심사로 하고, 여기에 일반 섬유사를 휘핑하거나, 합성고분자 재질을 코팅하여 제조한 합성사를 이용하여 직조사를 제조하였다. 이 때, 신축성이 뛰어난 섬유사 또는 합성사의 합성고분자 재질 부분은 금속사는 신축성이 부족하므로, 상기 직조사에 인장력이 가해지면 섬유사나 합성고분자 재질은 신축대응을 하여 문제가 없으나, 금속사의 경우 국부적으로 절단되는 문제점이 있었다. 특히 상기 금속사는 0.05 ~ 0.1mm의 굵기에 불과하므로 이와 같은 절단의 문제는 피하기가 매우 어려웠다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 금속사가 끊어지지 않도록 섬유사와 상호 휘핑관계를 이루면서 직조되고, 이를 이용하여 직물을 제조함으로써, 도전성 직물로서의 신뢰성을 회복하도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 금속사와 섬유사를 감아서 직조사를 제작할 때, 금속사와 섬유사가 상호 꼬인관계가 되도록 구성하여 인장력에 신축성있게 대응되도록 함으로써, 최종적으로 제작되는 직조사에 인장력을 가하더라도 금속사가 끊어지지 않고 신축대응성을 갖도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속사와 제1섬유사에 1차 감아서 직조사를 제조하며, 상기 직조사를 중심으로 제2섬유사와 제3섬유사를 순차적으로 감되, 상기 제2섬유사의 감김방향과 제3섬유사의 감김방향은 서로 반대방향인 것을 특징으로 하는 신축적응형 도전성 직조사로 제조되는 직물을 제공한다.

상기 금속사와 제1섬유사에는 각각 동일한 크기의 장력을 부여되어 장력에 의해 금속사와 제1섬유사가 균일한 형태를 이루면서 감긴 것이 바람직하다.

상기 금속사는 구리사인 것이 바람직하다.

상기 제1섬유사는 나일론사, 면사, 합성사, 메탈릭사 또는 스판덱스 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 금속사가 권취된 보빈과 제1섬유사가 권취된 보빈을 반대로 회전시키면서 상기 금속사와 제1섬유사를 각각 권출하는 단계; 권출되는 금속사와 제1섬유사가 겹쳐 휘핑됨으로써 직조사를 제작하는 단계;를 포함하되, 상기 직조사를 제작하는 단계;에서는 상기 금속사와 상기 제1섬유사가 텐셔너(tensioner)를 경유하도록 하여 금속사 및 제1섬유사에 장력을 부여하며, 이로써 상기 금속사와 제1섬유사가 균일한 형태로 휘핑되도록 하는 것을 특징으로 하는 신축적응형 도전성 직조사로 제조되는 직물의 제조방법을 제공한다.

상기 직조사를 제조하는 단계; 이후에 상기 직조사를 심사로 하여 제2섬유사와 제3섬유사가 순차적으로 휘핑되되, 상기 제2섬유사와 제3섬유사가 상기 직조사에 서로 반대방향으로 휘핑되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 금속사 보빈과 제1섬유사 보빈이 인접하여 위치되며, 상기 금속사 보빈과 제1섬유사 보빈을 서로 반대방향으로 회전시킴으로써 금속사와 제1섬유사가 각각 풀리도록 구동되는 모터; 상기 금속사 보빈 및 제1섬유사 보빈과 이격된 위치에 마련되며, 상기 금속사 보빈과 제1섬유사 보빈으로부터 각각 권출되는 금속사와 제1섬유사가 감겨 직조사로 제작되는 과정에서 상기 금속사와 제1섬유사를 슬라이드 가능하게 고정하여 장력을 부여하고 감김속도를 조절하는 텐셔너(tensioner); 및 상기 텐셔너를 경유하는 직조사를 권취하는 마감 보빈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 신축적응형 도전성 직조사로 제조되는 직물의 직조장치를 제공한다.

상기 텐셔너와 마감 보빈 사이에 설치되며, 상기 텐셔너를 경유한 직조사를 심사로 하여 제2섬유사와 휘핑되도록 하는 제1휘핑보빈; 상기 제2섬유사가 감긴 직조사를 제3섬유사와 휘핑되도록 하는 제2휘핑보빈을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 금속사가 끊어지지 않도록 섬유사와 상호 휘핑관계를 이루면서 직조되고, 이를 이용하여 직물을 제조함으로써, 도전성 직물로서의 신뢰성을 회복하도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 금속사와 섬유사를 감아서 직조사를 제작할 때, 금속사와 섬유사가 상호 꼬인관계가 되도록 구성하여 인장력에 신축성있게 대응되도록 함으로써, 최종적으로 제작되는 직조사에 인장력을 가하더라도 금속사가 끊어지지 않고 신축대응성을 갖도록 하는 작용효과가 기대된다.

또한, 금속사와 섬유사가 균일한 형태로 꼬이도록 함으로써 국부적인 인장력 차이가 발생되지 않으며, 따라서 국부적 인장력으로 야기되는 금속사의 파손이 방지될 수 있는 작용효과가 기대된다.

또한, 신뢰성 있는 발열원단의 제조가 가능하면서도 저렴하게 장치를 구성함으로써 생산상의 경제성을 도모할 수 있는 작용효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서 금속사와 제1섬유사를 감아서 제작한 바람직한 직조사와 바람직하지 않은 예를 함께 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 직조사의 신축상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 2섬유사가 감긴 직조사를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 제3섬유사가 더 감긴 직조사를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 직조사를 제조하기 위한 제조장치를 나타내는 모식도이다.

이하에서는 본 발명을 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서 금속사(11)와 제1섬유사(12)를 감아서 제작한 직조사(10)를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 직조사(10)의 신축상태를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 제2섬유사(13)가 더 감긴 직조사(10)를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에서 제3섬유사(14)가 더 감긴 직조사(10)를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 도전성 직조사(10)는, 금속사(11)와 제1섬유사(12)에 각각 동일한 크기의 장력을 부여하면서 1차 감아서 제조된 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 금속사(11)와 제1섬유사(12)에 균일한 장력이 가해지며, 이와 같은 장력에 의하여 감긴상태가 균일하게 구현될 수 있다.

휘핑은 금속사(11)가 권취된 금속사(11) 보빈과 제1섬유사(12)가 권취된 제1섬유사(12) 보빈을 각각 거치틀에 고정하고 상기 각 거치틀에 개별적으로 연결되는 모터를 서로 반대방향으로 구동시키면서 금속사(11)와 제1섬유사(12)가 각각 권출되도록 함과 동시에 금속사(11)와 제1섬유사(12)가 만나도록 하여 합사하는 것이다. 이후 제2섬유사(13) 및 제3섬유사(14)가 직조사(10)에 감기는 것도 감긴다고 정의내린다.

상기 금속사(11)는 구리사(동사)인 것이 경제적이며 일반적이라 할 것이나, 은사도 가능하며, 더 포괄적으로는 도전성과 발열성을 가질 수 있는 금속이라면 어느 것이라도 가능하다.

또한, 상기 제1섬유사(12)와 제2섬유사(13) 및 제3섬유사(14)는 나일론사, 면사, 메탈릭사 또는 스판덱스 중에서 선택되는 어느 하나가 될 수 있다. 아울러, 위 섬유사 이외에도 직물재질로 가능하게 사용될 수 있는 섬유사라면 특별히 제한이 없다.

본 발명의 핵심은 금속사(11)와 제1섬유사(12)를 감는 것인데, 특히 금속사(11)가 꼬인형태로 감기는 것, 즉 꼬이지 않은 직사형태로 사용되지 않고, 꼬아서 제직한 직조사(10)를 이용하여 직물을 제작함으로써 마치 용수철이 탄성 및 복원운동을 하듯이 금속사(11)가 인장력에 대하여 인장 및 수축이 가능하도록 구현한 것이다. 다만, 금속사(11)가 전체적으로 균일한 정도로 꼬인 형태를 이루어야 하는데, 국부적으로 서로 다른 정도로 꼬인 형태를 이루게 되면 직조사(10)를 신장할 때, 인장력이 골고루 작용하지 아니하게 되며, 따라서 금속사(11)가 국부적으로 절단될 수도 있다. 그러므로, 본 발명에서는 금속사(11)가 제1섬유사(12)와 균일하게 꼬이도록 하기 위하여 금속사(11)와 제1섬유사(12)에 적절한 장력을 부여한 상태에서 금속사(11)와 제1섬유사(12)를 감는 방법을 채택하였다.

금속사(11)가 직사로 사용된 형태와 균일하지 않게 꼬인 형태를 도 1의 (b), (c)에 나타내었다. 도 1 (b)와 같이 금속사(11)를 심사로서 직사로 사용하고, 섬유사를 그 주변으로 감는 경우에는 섬유사는 꼬인형태이므로 인장력이 가해졌을 때, 연신이 가능하나, 금속사(11)는 매우 얇아서 쉽게 끊어지는 문제점이 있다. 또한 도 1 (c)와 같이 금속사(11)와 섬유사에 장력을 가하지 않고 감는 경우에는 꼬인 패턴이 일정치 아니하므로 인장력이 가해졌을 때 국부적으로 작용되는 힘이 달라질 수 있어 금속사(11)가 역시 절단될 위험이 다소간 있을 수 있다. 다만, 도 1(c)의 경우, 금속사가 도 1(b) 보다는 웨이브의 형태를 이루고 있으므로, 절단될 위험이 더 적다고 할 수 있으며, 이 또한 직물에 적용할 수는 있다고 보아야 한다.

본 발명에서는 최선의 실시예로서, 금속사(11)와 제1섬유사(12)는 균일한 속도를 이루면서 휘핑되며, 따라서 금속사(11)는 균일한 정도의 꼬임상태를 이루면서 제1섬유사(12)와 휘핑되도록 하여 금속사가 끊어질 확률이 가장 낮은 형태의 직물을 제직할 수 있다.

그 결과, 제작된 직조사(10)는 도 2에서와 같이 금속사(11)의 파단이 발생되지 아니하면서도 신축성을 가질 수 있게 된다.

이와 같이 직조사(10)를 제작한 이후에는 도 3에서 나타낸 바와 같이, 직조사(10)를 다른 섬유사, 즉 제2섬유사(13)와 휘핑함으로써 직물제작과정을 진행할 수 있으며, 도 4에서 나타낸 바와 같이, 제2섬유사(13)와 제3섬유사(14)를 상기 직조사(10)에 순차적으로 감되, 상기 직조사(10)를 심사로 하여, 제2섬유사(13)와 제3섬유사(14)가 서로 반대방향, 즉, 하나는 S방향, 하나는 Z방향으로 교차하여 감길 수 있다.상기 제2섬유사(13)와 제3섬유사(14)는 동일 재질일 수도 있고, 다른 재질일 수도 있다.

본 발명의 핵심은 얇은 두께의 금속사를 섬유사와 휘핑하고, 여기에 다시 섬유사를 반복 휘핑함으로써 직물을 제조하고, 이러한 직물이 통전수단에 의하여 발열성 직물로 기능하도록 하는 것이다. 이와 같은 직물의 제조방법은 여러가지가 될 수 있으나, 특히 본 발명에서와 같이 직조사(10)를 제작함에 있어서 장력을 부여하는 것이 일 실시예에 의한 특징이 될 수 있으며, 장력을 부여하는 프로세스는 금속사(11)와 제1섬유사(12)를 감아서 직조사(10)를 제조하고 이후 직조사(10)를 제1휘핑보빈(23)에서 제2섬유사(13)와 휘핑하기 이전의 과정에 텐셔너(140)(tensioner)를 배치하고 이를 경유하도록 하는 방법에 의한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 직조사를 제조하기 위한 제조장치를 나타내는 모식도이다.

상기 텐셔너(140)는 그 일 실시예로서, 서로 반대로 회동하며 미세하게 이격된 두개의 보빈으로 구성되며, 상기 보빈은 각각 정역모터(미도시)에 연결되어 회동속도 조절가능하게 연결된다. 다만, 두개의 보빈은 상호 등속회전한다.

상기 텐셔너(140)는 본래 실 등을 보빈에 감을 때 장력을 부여하면서 감는 장치이나, 본 발명에서와 같이 금속사(120)와 섬유사를 감는 과정에서 장력을 부여하기 위하여 사용되는 예는 없었다. 또한, 텐셔너(140)를 사용함으로써 금속사(120)와 제1섬유사(110)의 감는과정에서 두 섬유에 모두 장력을 부여함은 물론, 균일한 장력이 부여되도록 함으로써, 직조사(10)의 감긴상태의 균일성을 확보할 수 있다.

또한, 금속사(120)와 섬유사를 공히 동일한 힘으로 당겨주므로, 금속사(120)와 섬유사가 동일한 형태로 꼬인 상태의 감김구조로 구현될 수 있으며, 따라서, 금속사(120)와 섬유사의 탄성도는 별론으로 하고 감긴 상태의 금속사(120)와 섬유사에 인장력이 가해졌을 때, 금속사(120)와 섬유사가 동일 수준으로 인장 수축이 가능하다.

그러므로, 섬유사가 인장되는만큼 금속사(120)가 인장되지 아니하여 금속사(120)가 절단되는 사고를 예방할 수 있으며, 이를 이용하여 제조된 직조사(10) 또는 원단은 발열소재로서 신뢰성을 구축할 수 있다.

본 발명에 의한 도전성 직조사(10)의 제조장치는 금속사(120) 보빈과 제1섬유사(110) 보빈이 각각 거치되는 두개의 거치틀; 상기 두개의 거치틀에 각각 연결되며, 상기 두개의 거치틀을 서로 반대방향으로 회전시키도록 구동되는 모터; 상기 거치틀의 이격된 위치에 마련되며, 상기 금속사(120) 보빈과 제1섬유사(110) 보빈으로부터 각각 권출되는 금속사(120)와 제1섬유사(110)가 감겨 직조사(130)로 제작되는 과정에서 상기 금속사(120)와 제1섬유사(110)를 슬라이드 가능하게 고정하여 장력을 부여하고 감김속도를 조절하는 텐셔너(140)(tensioner); 및 상기 텐셔너(140)와 이격된 위치에 설치되며, 상기 텐셔너(140)를 경유한 직조사(130)가 권취되는 마감 보빈(170);을 포함하여 구성된다.

거치틀과 마감 보빈(170)은 공지의 구성이며, 여기에 금속사(120) 보빈과 제1섬유사(110) 보빈을 병행설치하고 서로 반대방향으로 권출되도록 하였다는 점과, 금속사(120)와 제1섬유사(110) 휘핑에 의해 직조사(130)를 제조할 때 텐셔너(140)를 경유하도록 하였다는 점이 특징이다. 제1휘핑보빈은 제2섬유사(150)가 감겨있는 보빈으로서 직조사(130)와 제2섬유사(150)를 감는데 필요한 것이며, 제2휘핑보빈은 제3섬유사(160)가 감겨있는 보빈으로서 제1휘핑보빈에 이어 순차적으로 제3섬유사(160)를 감는데 필요한 보빈이다. 상기 제1휘핑보빈과 제2휘핑보빈은 상기 마감 보빈(170)과 텐셔너(140) 사이에 마련된다. 상기 마감보빈(170)에는 최종 제조된 섬유사가 감겨있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 금속사(120)가 섬유사와 동일한 탄성거동을 하게 되므로, 이들로 구성되는 직물에 자유롭게 인장력을 가할 수 있으며, 이러한 인장력이 과도하지 않은 이상, 금속사(120)가 절단되는 일이 없으므로 발열직물로서의 기능상 신뢰성이 생기고, 또한 산업상으로도 새로운 이용이 가능할 것이다.

10, 130 : 직조사 11, 120 : 금속사
12, 110 : 제1섬유사 13, 150 : 제2섬유사
14, 160 : 제3섬유사 140 : 텐셔너
170 : 마감보빈

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 금속사가 권취된 보빈과 제1섬유사가 권취된 보빈을 반대로 회전시키면서 상기 금속사와 제1섬유사를 각각 권출하는 단계;
   권출되는 금속사와 제1섬유사가 동시에 권출되어 비인위적 꼬임에 의하여 합쳐짐으로써 직조사를 제조하는 단계;
   상기 권출되어 비인위적으로 꼬인 금속사와 제1섬유사가 함께 하나의 텐셔너에 마련된 두개의 롤러를 순차적으로 경유하여 장력에 의해 인장되도록 하는 단계; 및
   상기 인장된 직조사를 중심으로 하여 그 외주변에 제2섬유사와 제3섬유사가 순차적으로 감기되, 상기 제2섬유사의 감김 방향과 제3섬유사의 감김 방향은 서로 반대방향으로 되도록 하는 단계;를 포함하며,
   상기 비인위적인 꼬임은 보빈으로부터 권출된 금속사와 제1섬유사가 상기 텐셔너에 의해 자연적으로 발생되는 것을 특징으로 하는 신축적응형 도전성 직조사로 직물을 제조하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 금속사는 구리사인 것이며,
   상기 제1섬유사는 나일론사, 면사, 메탈릭사 및 스판덱스 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 신축적응형 도전성 직조사로 직물을 제조하는 방법.
7. 삭제
8. 삭제

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